Síntese evolucionária de circuitos sequenciais inspirada nos princípios da computação quântica.

Esta dissertação investiga a aplicação dos algoritmos evolucionários inspirados na computação quântica na síntese de circuitos sequenciais. Os sistemas digitais sequenciais representam uma classe de circuitos que é capaz de executar operações em uma determinada sequência. Nos circuitos sequenciais, os valores dos sinais de saída dependem não só dos valores dos sinais de entrada como também do estado atual do sistema. Os requisitos cada vez mais exigentes quanto à funcionalidade e ao desempenho dos sistemas digitais exigem projetos cada vez mais eficientes. O projeto destes circuitos, quando executado de forma manual, se tornou demorado e, com isso, a importância das ferramentas para a síntese automática de circuitos cresceu rapidamente. Estas ferramentas conhecidas como ECAD (Electronic Computer-Aided Design) são programas de computador normalmente baseados em heurísticas. Recentemente, os algoritmos evolucionários também começaram a ser utilizados como base para as ferramentas ECAD. Estas aplicações são referenciadas na literatura como eletrônica evolucionária. Os algoritmos mais comumente utilizados na eletrônica evolucionária são os algoritmos genéticos e a programação genética. Este trabalho apresenta um estudo da aplicação dos algoritmos evolucionários inspirados na computação quântica como uma ferramenta para a síntese automática de circuitos sequenciais. Esta classe de algoritmos utiliza os princípios da computação quântica para melhorar o desempenho dos algoritmos evolucionários. Tradicionalmente, o projeto dos circuitos sequenciais é dividido em cinco etapas principais: (i) Especificação da máquina de estados; (ii) Redução de estados; (iii) Atribuição de estados; (iv) Síntese da lógica de controle e (v) Implementação da máquina de estados. O Algoritmo Evolucionário Inspirado na Computação Quântica (AEICQ) proposto neste trabalho é utilizado na etapa de atribuição de estados. A escolha de uma atribuição de estados ótima é tratada na literatura como um problema ainda sem solução. A atribuição de estados escolhida para uma determinada máquina de estados tem um impacto direto na complexidade da sua lógica de controle. Os resultados mostram que as atribuições de estados obtidas pelo AEICQ de fato conduzem à implementação de circuitos de menor complexidade quando comparados com os circuitos gerados a partir de atribuições obtidas por outros métodos. O AEICQ e utilizado também na etapa de síntese da lógica de controle das máquinas de estados. Os circuitos evoluídos pelo AEICQ são otimizados segundo a área ocupada e o atraso de propagação. Estes circuitos são compatíveis com os circuitos obtidos por outros métodos e em alguns casos até mesmo superior em termos de área e de desempenho, sugerindo que existe um potencial de aplicação desta classe de algoritmos no projeto de circuitos eletrônicos.

Hemisferectomia na vida adulta como modelo para o estudo das assimetrias cerebrais no controle da reatividade emocional e atividade locomotora em camundongos

Evidências sugerem que a lateralização cerebral é uma característica fundamental dos vertebrados. Nos seres humanos, tem sido sugerido que o hemisfério direito é especializado no processamento de informação emocional negativa e o hemisfério esquerdo no controle da função motora. Em roedores, evidências de lateralização hemisférica são escassas. Diante disso, utilizamos a hemisferectomia para avaliar a importância relativa de cada hemisfério no controle emocional e na atividade motora espontânea em camundongos. Machos adultos foram submetidos à hemisferectomia direita (HD), hemisferectomia esquerda (HE) ou a simulação da cirurgia (SHAM). Para ajudar na interpretação dos resultados, uma amostra adicional de camundongos foi submetida à aspiração unilateral da área frontoparietal esquerda (FPE), da área frontoparietal direito (FPD) ou a simulação da cirurgia (CONT). Quinze dias após a cirurgia, a reatividade emocional e a ambulação foram avaliadas no teste de campo aberto durante 10 minutos (dividido em intervalos de 1 min). A arena de campo aberto consistiu em uma caixa de polipropileno, cujo fundo foi dividido em 16 retângulos do mesmo tamanho. O número total de retângulos cruzados pelo animal foi utilizado como a medida da atividade locomotora espontânea. Considerando-se que os camundongos evitam áreas abertas, a locomoção no centro e o tempo despendido nos retângulos centrais foram utilizados para avaliar a reatividade emocional. Em relação à atividade locomotora as duas técnicas cirúrgicas revelaram assimetrias na direção oposta. A atividade locomotora do grupo HE aumentou ao longo do período de teste e foi maior do que a dos grupos HD e SHAM. Em contraste, a atividade locomotora do grupo FPD diminuiu ao longo do período de teste e foi superior a ambos os grupos, FPE e CONT. Em relação à reatividade emocional, o grupo HE passou menos tempo na área central que os grupos HD e CONT. Não foram observadas diferenças entre FPD, FPE e o grupo CONT. Os nossos resultados sugerem que os dois hemisférios contribuem de forma assimétrica para controlar de reatividade emocional e para controlar de atividade motora em camundongos. De forma semelhante ao que é observado em humanos, o hemisfério direito dos camundongos foi mais associado com o processamento de informação emocional negativa. Em relação aos dados de hiperatividade, as diferenças observadas entre os animais hemisferectomizados e com lesão frontoparietal sugerem que mais de um circuito (ou sistema) lateralizado pode mediar a atividade locomotora espontânea.